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OBJETIVOS
Después de estudiar este capítulo, el lector debería:
Explicar el significado del potencial redox y cómo es posible usarlo para predecir la dirección del flujo de electrones en los sistemas biológicos.
Identificar las cuatro clases de enzimas (oxidorreductasas) que participan en las reacciones de oxidación y reducción.
Describir la acción de las oxidasas y dar ejemplos de dónde desempeñan un papel importante en el metabolismo.
Indicar las dos funciones principales de las deshidrogenasas y explicar la importancia de las deshidrogenasas unidas al dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD, nicotinamide adenine dinucleotide), y a la riboflavina en vías metabólicas como la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico y la cadena respiratoria.
Identificar los dos tipos de enzimas clasificadas como hidroperoxidasas, indicar las reacciones que catalizan y explicar por qué son importantes.
Describir los dos pasos de las reacciones catalizadas por las oxigenasas e identificar los dos subgrupos de esta clase de enzimas.
Apreciar el papel del citocromo P450 en la desintoxicación de fármacos y la síntesis de esteroides.
Describir la reacción catalizada por la dismutasa de superóxido y explicar cómo protege los tejidos de la toxicidad del oxígeno.
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IMPORTANCIA BIOMÉDICA
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Desde el punto de vista químico, la oxidación se define como la eliminación de electrones, y la reducción como la ganancia de electrones. Así, la oxidación de una molécula (la donadora de electrones) siempre se acompaña de la reducción de una segunda molécula (la aceptora de electrones). Este principio de oxidación-reducción también se aplica a los sistemas bioquímicos, y es un concepto importante que subyace a la comprensión de la naturaleza de la oxidación biológica. Se debe tener presente que muchas oxidaciones biológicas llegan a tener lugar sin la participación del oxígeno molecular, por ejemplo, las deshidrogenaciones. La vida de los animales superiores depende por completo del suministro de oxígeno para la respiración, el proceso mediante el cual las células obtienen energía en forma de ATP (véase El ATP actúa como la “moneda energética” de la célula, en el capítulo 11) a partir de la reacción controlada del hidrógeno con el oxígeno para formar agua. Además, el oxígeno molecular se incorpora a una variedad de sustratos mediante enzimas designadas como oxigenasas; enzimas de esta clase, conocidas como el sistema del citocromo P450, metabolizan muchos fármacos, contaminantes y carcinógenos químicos (xenobióticos). La administración de oxígeno suele salvar vidas en el tratamiento de pacientes con insuficiencia respiratoria o circulatoria.
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CAMBIOS DE LA ENERGÍA LIBRE SE PUEDEN EXPRESAR EN TÉRMINOS DE POTENCIAL REDOX
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En las reacciones que implican oxidación y reducción, el cambio de energía libre es proporcional a la tendencia de los reactivos a donar o aceptar electrones. Por tanto, además de expresar el cambio de energía libre en términos de ΔG0′ (véase La energía libre es la energía útil en un sistema, en el capítulo 11), ...